Überblick über Kühlsysteme in Fahrzeugen mit neuer Energie
I. Übersicht über Kühlsysteme
Das Kühlsystem eines New-Energy-Fahrzeugs, genauer gesagt ein Wärmemanagementsystem, hat die Kernaufgabe, sicherzustellen, dass Schlüsselkomponenten wie Batterie, Motor und elektronisches Steuerungssystem innerhalb ihres optimalen Temperaturbereichs arbeiten, um Fahrzeugsicherheit, Leistung, Lebensdauer und Reichweite zu gewährleisten.
1. Sicherheit: Verhindert thermisches Durchgehen durch Überhitzung der Leistungsbatterie.
2. Leistung: Stellt sicher, dass das elektrische Antriebssystem die Leistungsabgabe nicht aufgrund von Überhitzung unter hoher Last (z. B. schnelle Beschleunigung und Fahren mit hoher Geschwindigkeit) einschränkt.
3. Lebensdauer: Die Aufrechterhaltung der Batterietemperatur im idealen Bereich (normalerweise etwa 30 Grad) verlangsamt die Verschlechterung der Batteriekapazität erheblich.
4. Reichweite: Effizientes Thermomanagement reduziert den Energieverbrauch zum Heizen oder Kühlen, nutzt die Abwärme sinnvoll und erhöht so die tatsächliche Reichweite.
II. Zusammensetzung und Funktionen des Wärmemanagementsystems
Das Wärmemanagementsystem eines New-Energy-Fahrzeugs besteht typischerweise aus den folgenden miteinander gekoppelten Subsystemen:
1. Wärmemanagementsystem für die Batterie
Dies ist der Kern und die größte Herausforderung des gesamten Systems.
(1) Ziel:Um eine gleichmäßige Batterietemperatur aufrechtzuerhalten und sie in einer Außenumgebung von -30 bis 55 Grad innerhalb ihres optimalen Betriebsfensters zu halten.
(2) Kühlmethoden:
① Luftkühlung: Einfache Struktur und niedrige Kosten, aber geringe Kühleffizienz und schlechte Temperaturgleichmäßigkeit; Wird hauptsächlich in Modellen der frühen oder unteren-Klasse verwendet.
② Flüssigkeitskühlung: Derzeit die gängige Lösung. Der Wärmeaustausch erfolgt durch Kühlmittel, das durch Flüssigkeitskühlplatten innerhalb des Batteriepakets fließt. Hohe Effizienz, gute Temperaturgleichmäßigkeit und unterstützt schnelles Laden und hohe Leistungsabgabe.
③ Direkte Kühlung (Kältemittelkühlung): Nutzt das Kältemittel der Klimaanlage, um die Wärme direkt im Batteriepaket zu verdampfen und zu absorbieren. die schnellste Kühlgeschwindigkeit, aber das System ist komplex und kostspielig.
(3) Heizmethoden:
① PTC-Heizung: Unterteilt in luft-beheizte PTC (Heizluft) und wasser-beheizte PTC (Heizkühlmittel). Letzteres ist derzeit eher Mainstream und kann in das Flüssigkeitskühlsystem integriert werden.
② Integration der Wärmepumpen-Klimaanlage: Nimmt Wärme aus der Umgebung auf; Sein Energieeffizienzverhältnis ist viel höher als bei PTC, was es zu einer Schlüsseltechnologie für die Verbesserung der Winterreichweite macht.
2. Wärmemanagementsystem für Motor und elektrische Steuerung
(1) Ziel: Ableitung der Wärme von Hochleistungskomponenten wie Motor, Motorsteuerung (Wechselrichter) und Bordladegerät, um Leistungseinbußen oder Schäden aufgrund hoher Temperaturen zu verhindern.
(2) Methode: Meistens wird Flüssigkeitskühlung verwendet. Typischerweise teilt es sich einen Kühlmittelkreislauf mit dem Flüssigkeitskühlsystem der Batterie, ist jedoch verzweigt und wird über Ventile, Wärmetauscher und andere Komponenten gesteuert.
3. Wärmemanagementsystem der Klimaanlage (Cockpit).
(1) Ziel: Kühlung und Heizung des Fahrgastraums.
(2) Kühlung: Ähnlich wie bei herkömmlichen Automobilen wird ein elektrischer Kompressor verwendet, um den Kühlzyklus zu erreichen.
(3) Heizung:
① PTC-Heizung: Eine frühe Lösung, die eine schnelle Erwärmung ermöglicht, jedoch einen extrem hohen Energieverbrauch aufweist, der die Reichweite im Winter erheblich beeinträchtigt.
② Wärmepumpenklimatisierung: Der aktuelle High-End- und Mainstream-Entwicklungstrend. Es verwendet ein Vier-Wege-Umkehrventil, um den Kältemittelfluss umzuschalten und Wärme von der Außenluft mit niedriger{3}}Temperatur in den Fahrzeuginnenraum zu „übertragen“, wodurch ein 2-3-mal höheres Energieeffizienzverhältnis als bei PTC erreicht wird.
III. Hauptbetriebsmodi
1. Sommerbetrieb bei hohen-Temperaturen
(1) Batterie/Motor erfordert Wärmeableitung, Kabine erfordert Kühlung.
(2) Das System priorisiert die Klimaanlage zur Kabinenkühlung und nutzt das Kühlsystem zur effizienten Batteriekühlung.
(3) Die Motorwärme wird über einen Niedertemperaturkühler abgeführt.
2. Betrieb bei niedrigen-Wintertemperaturen (keine Wärmepumpe)
(1) Die Batterie muss beheizt werden, die Kabine muss beheizt werden.
(2) Verlässt sich hauptsächlich auf einen Hochleistungs-PTC, was zu einem extrem hohen Energieverbrauch und einer deutlich verringerten Reichweite führt.
3. Winterbetrieb bei niedrigen-Temperaturen (mit Wärmepumpe + Abwärmerückgewinnung)
(1) Idealer Modus. Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung Wärme für die Kabine.
(2) Abwärme des elektrischen Antriebssystems wird gesammelt und für die Batterieerwärmung priorisiert; Die verbleibende Wärme unterstützt die Kabinenheizung.
(3) Reduziert die PTC-Nutzungshäufigkeit erheblich und verbessert so effektiv die Reichweite im Winter.
4. Schnellladevorgang
(1) Beim Laden mit hohem-Strom entsteht eine große Wärmemenge, die eine aktive Kühlung erfordert.
(2) Das System startet die Klimaanlage und nutzt das Kühlsystem zum Kühlen der Batterie, um Ladegeschwindigkeit und Sicherheit zu gewährleisten.
